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有一種細菌 可以“吃”煤“吐”氣

放大字體  縮小字體 2019年08月12日 10:57:31  來源:煤炭資源網  閱讀:9615

  晉煤集團有一個煤與煤層氣共采國家重點實驗室,這裡有一個科研團隊正在進行一項世界級科研項目“煤地質微生物降解流态化開采研究”。科技日報記者近日走進這所實驗室,親身感受了這個微觀世界的奇妙與神秘。

  與地球同齡的遠古微生物

走進寬敞明亮的實驗室,實驗台上擺滿了各類器皿,技術人員都在神情專注地觀察、記錄,一絲不苟地操作。青年工程師劉健和陳林勇正在默契配合做實驗,他倆的實驗台上有一個細菌培養瓶,黑色的煤粒浸泡在營養液中。劉健說:“這就是正在‘吃’煤産氣的實驗。”隻見瓶口上的管子裡“嘟嘟嘟”地連續冒着氣泡,把氣泡收集到另一個瓶子裡,在瓶口一劃火柴,氣體即可點燃。

“這個氣體就是甲烷氣,也就是俗稱的‘瓦斯’”,陳林勇介紹,“營養液裡有我們篩選培育的‘産甲烷菌群’,這種菌群可以消化煤而産出氣。”陳林勇說,産甲烷菌是一種遠古微生物,可以說它的年齡幾乎與地球一般大小。劉健和陳林勇介紹,他們從原始煤層中提取出這樣的菌群,然後進行不斷的篩選,今年前半年已經選出6株真菌、1株細菌。

他們研究的目标就是,篩選出最優化的微生物菌群,讓他們更多更快地“吃”煤“吐”氣。陳林勇說:“這些菌群是一個分工協作的群體,他們在代謝過程中各司其職,把煤炭這個大分子,變成小分子,再變成氣體分子。”

  破解機理需要多學科交叉協同

劉健介紹,研究認為煤層氣有2個成因,一是地球溫度壓力“熱成因說”,另一個就是“生物成因說”。不同的礦區,這兩種成因的煤層氣比例不同。現代技術可以具體測出煤層氣的兩種成因成分和比例數據。

陳林勇說:“由于環境特殊,煤的微生物生命活力和代謝能力比較緩慢,因而,微生物作用下由煤變氣的過程極其漫長和複雜,我們的科研就是分析尋找這個過程的機理。破解這個機理是世界級難題,許多發達國家都在進行相關研究。”

劉健說,如果取得科研突破,通過向煤層注入優選的微生物菌群,或者能激活和促進煤層中菌群代謝的營養液,就可以源源不斷地産出煤層氣。這樣的結果:一是采煤完全變成了采氣;二是可以讓許多枯竭的煤層氣井重新産氣;三是從根本上實現黑色煤炭綠色利用。

近年來,他們已經先後在幾家煤礦進行了營養液注入實驗。“但都沒取得預期效果。”劉健說,“人類篩選培育微生物菌群,在富集優化的過程中,同時也會‘傷害、丢失’一部分菌群,由此就可能影響到煤的降解,影響到産氣。”

在山西省煤層氣聯合基金的資助下,實驗團隊已經建立一整套煤炭生物氣化外源菌群的馴化方法,并提出了好氧微生物預處理—厭氧微生物氣化的兩步法,以提高煤炭微生物氣化效率。

劉健介紹,煤變氣的科研,需要煤化工、地質工程、生物學、營養學等多學科交叉協同,形成多專業各類人才的協作團隊,才能形成攻關合力。目前他們實驗室的科研基本上與國外站在同一水平,但在基礎理論研究方面,尤其是微生物與煤的作用機理等方面還有差距。


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